基于单片机的智能水族箱控制系统_鱼缸

科学技术创新2020.29基于单片机控制的鱼缸水循环系统设计殷佳琪（兰州资源环境职业技术学院，甘肃兰州730000）随着人们生活水平居住环境的提高和改善，养鱼成为日常生活中陶冶情操的一种乐趣，越来越多的家庭以及办公场所均能看见鱼儿的身影，但是往往欣赏的背后却要付出很多辛苦劳动。

市面上的鱼缸多采用背部过滤设计，可以在过滤的同时给鱼缸加氧，这需要时常向鱼缸背部添水，由于养鱼者忙碌或出差不在家不能及时给鱼缸添水导致过滤系统损坏，或者要经常给鱼缸换水费时费力，所以普通鱼缸无法满足人们对智能化产品的需求，特别对于忙碌的上班族来说，养鱼往往是赏心悦目，却要被这些繁琐事情牵绊。

所以设计一款鱼缸的自动水循环系统是非常必要的，为人们自动控制管理鱼缸水位高度，清理鱼缸提供了很大的便利。

1系统总设计该设计是以STC89C51单片机芯片为整体控制中心，总体设计框图如图1所示。

由超声波测距模块、LCD 液晶显示模块、按键电路模块、以及水位高度测量电路、报警电路等结构组成得以实现鱼缸水循环系统。

该设计实现了实时监测显示鱼缸水位高度，并兼具两种控制鱼缸水位的模式：自动模式、手动模式。

图1总体设计图自动模式主要适用于无人看守鱼缸并需要实时向鱼缸里加水情况，在无人看守下，可以设定系统为自动模式。

背部过滤设计的鱼缸水分蒸发较快，由于养鱼者没有及时向鱼缸添水，可能会导致过滤系统烧坏。

在自动模式下，利用软件编程可以设置最高水位值和最低水位值，也可以通过单片机上设置按键改变水位高度设定值，当鱼缸水分蒸发低于设定最低值时，系统自动报警，红灯指示灯亮同时注水水泵工作，向鱼缸里加水。

手动模式更适用于清理鱼缸时自动换水情况，在手动模式下，实时显示鱼缸液位高度，但是报警电路不工作，当鱼缸需要换水时，可以切换成手动模式，按下设置键选择排水，当鱼缸水抽净后通过按键控制而停止抽水，再按下设置键选择注水，由此实现了自动水循环过程。

2硬件设计方案根据上述对系统的设计要求，具体实施过程与元器件选择如下：2.1单片机最小系统：首先考虑系统应有掉电保护的功能，所以在选取单片机上选择了内部含有EEPROM 的存储空间的芯片[1]，对每次设定好的水位数据值进行记忆存储，在单片机第二次开机时，系统首先读取EEPROM 的上一次记忆存储值显示在屏幕上，不会因为突然掉电、上电改变高度值从而影响鱼缸水位。

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要智能水族箱控制系统, 所有的电路都是在单片机的控制下工作的，目前通常采用的是Motorola公司的MC6805系列的单片机，而本设计中采用了Intel公司的89C51作为控制核心，以单片机89C51为核心结合接口芯片及外围电路以实现水族箱的智能控制。

环境参数检测部分包含采集水体温度、水中含氧量和光照强度，它们由温度传感器Ds18b20和光敏电阻等，对养鱼的水温和光照强度进行测量，然后信号供CPU进行运算判断是否需要加热处理或辅助照明并显示在液晶上。

输出控制执行机由氧气补充模块、温度控制模块、辅助光照模块组成。

智能水族箱系统主要由单片机最小系统单元、液晶显示单元、加热电路、制冷电路、光照单元、氧气单元等部分组成。

关键词单片机；氧气控制；水族箱I哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractIntelligence aquarium control system, all of the circuit are under the control of the processor, usually use the current work is MC6805 series of Motorola company, and the design of microcontroller is adopted in the Intel company of 89C51 microcontroller as control core, with 89C51 as the core combine interface chip and periphery circuit to realize intelligent control of aquatic animals box. Environmental parameters testing section contains collecting water temperature, water oxygenation and illumination intensity, they by temperature sensor ds18b20 and photoconductive resistance, etc, to fish the water temperature and light intensity measurements and then signal which CPU calculations to decide whether it is necessary to heat treatment or assist illume and displayed on the LCD. Output control execution machine by oxygen supplement module, temperature control module, auxiliary light module.Intelligence aquarium system mainly consists of single chip minimize system unit, liquid crystal display unit, heating, cooling circuit circuit, illumination unit, oxygen unit components.Keywords AT89C51, Oxygen control; LCD displayII哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 系统的开发背景 (1)1.2 系统的开发意义 (2)1.3 课题的研究内容 (2)第2章方案设计与论证 (4)2.1 控制芯片的选择 (4)2.2 温度传感器的选择 (5)2.3 显示模快的选择 (5)2.4 本章小结 (6)第3章硬件设计 (8)3.1 系统硬件结构框图 (8)3.2 主控模块分析 (9)3.2.1 AT89C51概述 (9)3.2.2 主要特性 (9)3.2.3 引脚说明 (9)3.3 温度信号采集单元 (12)3.3.1 DS18B20概述 (12)3.3.2 DS18B20内部结构 (12)3.3.3 DS18B20工作时序 (16)3.3.4 DS18B20与AT89C51的接口设计 (17)3.4 LCD1602液晶显示单元 (18)3.4.1 LCD1602简介 (18)3.4.2 LCD1602的基本参数及引脚功能 (19)3.4.3 LCD1602的指令说明及时序 (22)3.4.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (24)3.4.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程 (25)3.5 加热电路 (25)3.6 制冷电路 (26)3.7 DS18b20接口电路 (27)III哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）3.8 1602接口电路 (27)3.9 光敏电阻电路 (28)3.10 本章小结 (29)第4章软件设计及调试 (30)4.1 软件程序设计 (30)4.1.1 系统整体设计流程图 (30)4.1.2 温度采集模块设计 (31)4.1.3 显示模块程序设计 (32)4.1.4 按键模块程序设计 (32)4.2 系统硬件调试 (33)4.3 软件程序调试 (34)4.3.1 软件环境 (34)4.3.2 软件调试 (35)4.3.3 系统联调 (36)4.4 本章小结 (36)结论 (37)致谢........................................................................................ 错误！未定义书签。

1 鱼缸温控系统总体方案设计1.1 系统功能与总体结构随着互联网的发展，人们获取信息的渠道越来越多，对观赏鱼的饲养愈加专业，因此，传统的鱼缸已经不能满足当前热带鱼饲养的需要。

虽然，当前市场上具备温度调节、制氧、喂食等功能的鱼缸非常多见，但大多数鱼缸都是非智能的，不能根据具体情况进行控制，只是一个整体的控制系统。

因此，基于单片机对鱼缸的温控系统进行设计，可以使鱼缸对温度传感器收集的数据进行分析处理，并能够根据实际情况对水温以及蜂鸣器、指示灯进行控制，从而打造一套完整的鱼缸温控系统。

在当前阶段，热带鱼逐渐成为观赏鱼市场的主要品种，而热带鱼对水温等环节的要求非常高，例如：宝莲灯鱼，它生存的适宜温度是24℃-26℃，当水温高于30℃或低于20℃时宝莲灯鱼也能存活一段时间，但是当温度长期处于异常时，就会影响宝莲灯鱼的成活率。

所以，当水体温度超出20℃-30℃的范围时，基于单片机的鱼缸温控系统就会报警，从而启动蜂鸣器，使指示灯闪烁。

除此之外，鱼缸还设有按键，以方便人们对温度进行手动调节，为热带鱼提供更好地生存环境。

因此，为使鱼缸的温控系统满足设计要求，基于单片机的鱼缸设计应具备温度检测单元、控制单元、警报单元、按键单元、屏幕显示单元。

1.2 系统功能的组成鱼缸智能系统的设计与开发，包含很多重要的子系统，其中最重要的就是温控系统。

因为鱼缸的温控系统为鱼缸内各种鱼类及水生植物的生长提供了良好的生存环境，维持了鱼缸内的生态平衡。

温控系统又包含很多控制单元，如：对水体进行自动加热、通过制冷来降低温度保持恒温，自动充氧保证鱼缸内水体的含氧量充足、自动控制水位等。

这些控制单元都具备信号输入控制输出的功能，它们通过与其他子系统进行数据的分享和传递，形成了一个完善的智能系统。

1.3 鱼缸温控系统的设计要求在对鱼缸温控系统进行设计时，应满足一定的设计要求。

首先，为了保证鱼缸内的各种鱼类及水生植物的健康生长，需要维持鱼缸内的水位、水温、含氧量等数据保持一个稳定的状态。

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告题目：智能水族箱控制系统系（部）计算机应用技术专业计算机科学与技术学生曹阳学号1089112202班号0891122指导教师高洪志开题报告日期2011.09.19哈工大华德学院说明一、开题报告应包括下列主要内容：1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求2．进度计划是否切实可行；3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。

4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；5．主要参考文献。

二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。

三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。

指导教师评语：指导教师签字：检查日期：一、课题的开发背景与需求分析随着人们生活水平的不断提高，各种观赏娱乐电器层出不穷，其中水族箱就开始进驻许多家庭、办公室等地方，五颜六色，美轮美奂的观赏鱼让人醉心不已。

它不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居室环境，使人寻回那久违的绿色与鲜活的鱼类，让大自然的美景在自己的身边长存。

但人们不可能每时每刻的调控着水族箱中的合适的温度和氧量，这也就孕育而生了水族箱控制系统。

通过研究它，使它能够自动的调节水族箱里的水温和水里的含氧量，从而营造出适合观赏鱼健康生存的环境。

针对水族箱的控制问题，也陆续出现了各种控制水族箱水温、水位、充氧和排水的设备，如过滤器、加热器、加氧泵等改善水环境的设备。

但是由于产品繁多，功能不统一，而且大多是非智能化的，单一的恒温控制、充氧或是排水的系统。

如果组成一套完整的结合一体的控制系统，往往需要购置多个设备分别安装，投入的费用较大，也存在一定的资源浪费。

这样不仅增加了成本，重复投资，影响美观，而且功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。

因此，本设计以家庭中水族箱的日常养护为背景，以水族箱中的水位、水温、溶氧量等的控制为研究对象，对日常养护过程中的综合自动化及其应用技术展开研究，这对利用高新技术改造原有的水族箱及传统规模化水产养殖产业的自动化发展具有较大的实际意义和研究价值。

2020年第10期230智能技术信息技术与信息化基于STM32的智能鱼缸远程控制系统设计邱 义* QIU Yi摘　要 随着人们物质生活水平的日益提高，精神生活也有了一定的需求，观赏养鱼也成了人们丰富生活的方法之一。

本文是基于STM32单片机为核心设计了一款智能鱼缸投食的控制系统，针对鱼缸的水温、光照、水质等环境数据参数进行检测和控制，并且实现了定时定点定量的投食功能。

该系统实现了远程服务器与STM32的通信，用户可以通过手机远程观测鱼缸内数据、控制投食时间以及投食量，为观赏养鱼人们提供了极大便利。

关键词 STM32；智能鱼缸；远程控制；HTTP 通信doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.10.073* 厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 福建漳州 363105[基金项目]2017年福建省中青年教师教育科研项目《基于ZigBee 的分布式智能门禁系统》（JAT170838）0 引言随着人们的生活水平及欣赏能力的提高，对物质上的要求也变得越来越高，使得观赏鱼也成了人们丰富生活的方法之一。

研究发现鱼缸的投食时间和投食量会对观赏鱼的生长造成很大的影响。

当今大部分家庭的观赏鱼缸还是传统的养殖方法，无法定时定点投食饲料，尤其是鱼主人由于工作、出差、旅游等原因外出，鱼缸内的鱼无人看管照顾，容易出现鱼类生病甚至是死亡的情况。

当今智能化的生活方式也逐渐步入人们的生活，人们开始追求更方便、更快捷、更智能的生活方式，智能控制的鱼缸也 越来越受到人们喜爱。

本文基于STM32单片机设计了一款科学合理的智能鱼缸以解决人们家庭观赏鱼养殖问题。

该款智能鱼缸具有温度、光照、水质等鱼缸环境参数监测以及定时定点定量投食功能，还可以通过网页远程观测鱼缸数据并且控制投食的时间和数量。

1 整体设计智能鱼缸远程控制系统由底层硬件和Web 远程服务器组成。

底层控制器硬件采用STM32F103RCT6为主控芯片，连接有温度、光照、TDS、GPRS、继电器控制等外围设备；远程服务器使用PHP 后端语言和JavaScript 前端技术设计，具有远程监测水质参数和投食控制的功能，系统总体结构如图1所示。

.WORD版本. 基于单片机的智能鱼缸的设计与实现毕业设计 目 录

摘 要 ........................................................... I Abstract .......................................................... II 1 绪论 ............................................................. 1 1.1课题背景 .................................................... 1 1.2国外研究现状 ................................................ 2 1.3研究目的 .................................................... 3

2 开发技术与原理简介 ............................................... 4 2.1嵌入式技术 .................................................. 4 2.2传感器技术 .................................................. 4 2.3 Android技术 ................................................ 5 2.3.1 Android智能手机平台概述 .............................. 5 2.3.2 Android手机平台的特点 ................................ 5 2.3.3 Android系统软件架构 .................................. 5

摘要随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。

但如果由于某些原因忽视了对观赏鱼的照顾，观赏鱼则有可能因饥饿或鱼缸内生态环境变坏而死亡。

因此，设计一款智能鱼缸系统是非常必要的。

本文设计了一款基于单片机的智能鱼缸系统。

本设计选用Arduino UNO单片机作为自动喂养系统的控制核心，用传感器采集鱼缸内的环境参数。

经数据处理后，单片机向各执行机构传送控制信号，实现自动喂食和对鱼缸内温度、水位等环境因素的自动控制，从而为观赏鱼创造一个良好的生存环境。

本设计采用了模块化的设计方法，主要包括主控芯片模块、喂食器模块、温度控制模块、水位控制模块和换水模块。

本设计集众多功能于一身，具有结构小巧，操作简便，成本低廉等优点，可以广泛应用于观赏鱼的饲养。

关键词：自动喂食器结构；单片机；传感器；自动控制；驱动电路；C 语言目录摘要 (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1研究目的 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究的主要内容和目标 (1)第二章模块方案选择与论证 (2)2.1硬件框图 (2)2.2主控芯片模块 (2)2.3温度测量模块 (3)2.4水位检测模块 (3)2.5喂食器模块 (3)2.6换水模块 (4)2.7显示模块 (5)第三章各模块的具体设计 (7)3.1控制模块 (7)3.2温度测量模块 (7)3.3水位检测模块 (8)3.4电机模块 (9)3.5喂食器模块 (12)3.6显示模块 (14)第四章系统原理图 (15)第五章结论 (18)5.1设计总结 (18)5.2创新点 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献 (17)附录18第一章绪论1.1 研究目的随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。

link appraisement
孙 悦 垚
1.贵州大学电气工程学院；
2.贵州大学资源与环境工程学院
本文针对目前日常生活中经常用到的生活用品鱼缸的智能控制做出了创新性的研究，通过单片机的调控作用避免了传统普通鱼缸水质检测的困难，通过单片机的人机交互功能，将鱼缸内水质信息清晰的显示在显示屏上，更加方便用户实时掌握鱼缸内的信息，极大的降低了因为水质变化而导致饲养鱼死亡的情况，该设计结构比较成熟，若用于商业化，将会极大的改变现有的鱼缸市场，非常具有市场潜力。

图1
口和定时器口还是比较多的，对于51个52系列的单片机，我P3.2是中断口，这个可以触发一个中断，可以打破我们主程序正在运行的一个功能。

同时在单片机中，我们定时器也是不可少的，在很多的方面上都会有用到，其中我们51单片机的定时器有T0和T1，我们的52系列的单片机的定时器有T0，T1，T2这些定时器，可以设置我们中断采集的时间，可以定时触发一个响应，实际运行中十分的方便和高效。

同时在52单片机中加上拉电阻（一般为10k）口才正常工作。

复位电路功能简介电平就会导通。

当单片机检测到低电平时就会响应，在按键中我们会用延时去机械抖动。

通过按键选择我们可以很好的选择位置。

我们用的是四脚按键，当我们用万用表测量的时候会发现，其中一边的两个脚是相连的，另外两个也是相连的，当按键按下时，一端接通低电平，这样四个脚都会全部导通，这样的话我单片机对应的IO口就能够检测到对应的高低电平，在程序设置中，我们设置的是低电平。

就是单片机检测到这个对应脚为低电平就会触发对应的响应。

起到对按键的控制。

图2图3图4。

引言随着社会经济的迅速发展袁生活质量的提高袁人们对家庭休闲娱乐设施的需求也不断增加袁水族宠物行业也因此蓬勃发展遥据叶2021年中国宠物消费趋势研究报告曳中显示袁2020年在我国因养宠物的人数日益增多所拉动的宠物行业的规模已经在向3000亿元靠拢遥疫情带来的更多潜在养宠人群及情感消费袁预计到2023年规模将达到4456亿元遥在大城市生活的居民和90后尧00后的年轻一代因不同的身份和个性等原因袁养殖的宠物种类由猫尧犬等常规宠物转移到养水族类宠物或异宠遥据统计袁2021年养殖宠物的类别结构中袁水族类宠物的占比达到了16%袁成为了非猫尧犬宠物中的第一选择袁而且有接近两成的宠物养殖者开始野智能养宠冶袁使用科技的力量养殖宠物遥智能宠物用品在两个方面受到主要的关注,一个是宠物用品的科技属性和便捷程度袁另一个就是最重要的安全性遥既能使宠物养殖者省时省力袁还能更好的照顾宠物遥由于当前市场上常见的智能鱼缸的科技属性和便捷程度并不高袁为了能给观赏鱼养殖者提供一种便捷程度高尧自动化程度高尧成本低尧节能且高效的智能鱼缸遥本文选用A R M 公司的STM 32F103ZET6单片机作为主控制板设计了一款基于STM 32单片机控制的智能鱼缸[1-3]袁该智能鱼缸可以实现定时自动喂食尧根据预设温度自动调节水温尧根据水位自动换水袁并且还能提供外围娱乐氛围灯光尧换氧机等遥用户可以使用手机蓝牙与鱼缸进行无线连接袁在A PP 上设置鱼缸的温度等所需参数尧远程进行喂食和监控鱼缸内部的状态等袁并且可以选择所养殖的鱼种袁自动将鱼缸设置为最适宜该鱼种生存的环境遥该系统包含控制鱼缸测温和加热尧定时投食尧水位检测和自动加水尧室温检测尧水质的检测尧远程监控尧蓝牙通信七个子系统遥鱼缸为用户提供了三种操作模式袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式[4-6]遥1系统总体设计智能鱼缸的核心处理器为STM 32F103ZET6单片机遥智能鱼缸的总体构造由图1可示遥该系统主要由九个模块组成袁由主控制模块渊STM 32单片机核心处理器冤为核心袁向外延申出继电器模块尧电源模块尧蓝牙通信模块尧定时喂食模块尧智能温控模块尧自动换水模块尧用户操作模块和其他执行单元组成袁该系统与鱼缸相结合袁组成智能鱼缸[7]遥智能鱼缸通过STM 32F103单片机与室温检测传感器尧水温检测传感器尧水位检测传感器和光照度检测传感器相连遥其中主控制模块STM 32单片机的G PI O 接口与温度传感器尧水位传感器尧喂食模块使用的舵机尧蓝牙模块尧继电器尧矩阵键盘连接在一起遥继电器模块通过单片机与加热器尧氛围灯尧换氧机尧水泵连接遥单片机通过蓝牙模块与手机A PP 进行数据的传输和交换遥喂食时间采用单片机中的定时器袁当系统检测到定时器达到预设值时驱动舵机将基于STM 32单片机的智能鱼缸设计王勋袁康荣显袁王玥袁张新宇袁刘小龙袁王晓童渊赤峰学院物理与智能制造工程学院袁内蒙古赤峰024000冤摘要院随着经济水平的迅速发展袁人们对家庭娱乐设施的需求越来越高袁休闲水族行业也正是在这种需求下应运而生遥目前国内市场上常见智能鱼缸的功能性并不强袁自动程度较低袁控温模块尧加氧模块尧自动投喂和水位调节模块采用的是互相独立的组件袁不但使用时不方便袁而且成本比较高遥本文设计了一款可以根据需要自动调节水温袁自动加氧尧自动喂食和远程控制与管理的智能鱼缸袁在节省经济的同时降低了养殖难度遥关键词院ST M 32曰智能鱼缸曰设计中图分类号院TP273文献标识码院A 文章编号院1673-260X 渊2022冤05-0010-05收稿日期院2022-02-11V ol .38N o.5M ay 2022赤峰学院学报渊自然科学版冤J our nalofChi f eng U ni ver s i t y (N at ur alSci ence Edi t i on)第38卷第5期2022年5月食物投放到鱼缸中遥2系统硬件设计2.1主控制模块智能鱼缸的主控制模块使用的是STM 32F103ZET6单片机与转接控制板袁该单片机成本较低尧功耗不高尧资源丰富遥最高72M H z 的工作频率使其工作的速度非常快遥该单片机片内的Fl as h 存储为512K byt es 袁足以将鱼缸所需要的变量和参数存储在Fl as h 上遥单片机内部集成了多达8个定时器袁包含3个16位定时器袁两个看门狗定时器和系统时间定时器袁单片机根据时钟信号的频率一拍一拍地进行工作遥单片机具有2个I 2C 渊I nt er I nt egr at ed C i r cui t 冤总线接口袁3个U SA R T 渊U ni ver s al Syn 鄄chr onous A s ynchr onous R ecei ver /Tr ans m i t t er 冤接口和2个SPI 渊Ser i al Per i pher al I nt er f ace 冤总线接口遥单片机含有3个采集速度快尧精度高的的12位的高速数模转换电路遥具有引出I O 口106个袁采用2*27排针引出袁可以同时控制温度传感器尧投食结构尧加热器尧继电器模块尧换氧机等多个元件遥智能鱼缸主控制模块引脚使用情况及功能简介如表1所示遥2.2电压模块设计智能鱼缸使用220V 交流电供电遥因水泵尧换氧机LED 灯带和传感器分别需要使用12V 和5V 的直流电供电袁故使用降低电压并转换电流的装置将220V 交流电转化为12V 直流电袁为水泵尧换氧机等装置供电遥并使用LM 2596S-A D J 可调稳压降压芯片将12V 直流电转化为5V 直流电遥主控制模块的STM 32单片机采用3.3V 直流电源袁通过电压调整芯片将220V 交流电源调整到5V D C 后袁再使用降低电压稳压芯片降压后转化为3.3V 直流电袁通过滤波后提供给单片机遥同时降低电压稳压芯片具有过流过载过压保护袁可以有效降低由于过流过载过压对于单片机的伤害遥2.3温度传感器室温检测和水温检测采用返回值为数字的D S18B 20传感器袁D S18B20温度传感器是一款常用的只有一条控制总线的数字温度传感器袁它的功能十分强大袁最低测试温度可以达到零下55摄氏度袁最高测试温度可以达到125摄氏度袁在足够日常生活的使用袁而且它的体积非常小巧尧抵抗外界干扰的能力也比较强袁测试温度的误差非常小遥D S18B 20连接到核心控制模块的的PA 6和PA 7引脚上袁在初始化阶段时袁首先让Pi n_A 的时钟使能袁其次将PA 6和PA 7的引脚模式设置为输出模式袁为推挽输出模式遥初始化结束后袁通过D S18B 20的一条控制总线袁向传感器分别传输0xCC 尧0x44和0xBE 指令袁其中0xCC 这个指令执行的任务跳过R O M 曰0x44指令启动温度转换曰0xBE指令为读取图1智能鱼缸的总体构造图引脚类型连接设备功能PA 9尧PA 10U SA R 蓝牙无线模块与手机进行数据通讯PA 6尧PA 7G PI O 温度传感器获取水温度PB5G PI O 投食结构控制投食机构投食PB6G PI O 加热器控制加热袁使鱼缸中的水升温PB7G PI O 换氧机启动增氧泵PB8尧PB9G PI O 继电器模块打开鱼缸照明灯PA 2尧PA 3I 2C 显示器与显示屏进行连接袁进行显示PB 10G PI O 水位传感器检测鱼缸中的水位PB 11G PI O蜂鸣器报警表1单片机上各引脚定义和功能介绍图2温控模块逻辑图温度转换值遥它能输出数字信号的温度遥温度检测电路模块实现的功能是:当系统检测到缸中温度过低时袁驱动升温装置为缸中的水加热袁避免水温过低而导致缸中生物死亡袁当温度达到预定温度时袁关闭加热器遥其温控模块逻辑图如图2所示遥2.4光照度传感器光照传感器实现检测光照度功能的主要是依靠其内部的光敏电阻袁通过检测输入引脚模拟输入的电压袁由于光敏电阻的阻值会因光照度的变化而变化袁输出的电压会发生变化袁便可以检测光照度的变化情况遥因为光照度传感器的输出是电压袁电压并不是单片机能直接识别的数字量袁而是模拟量袁所以需要将光照度传感器的引脚连接到核心控制模块的A D 转换接口遥在初始化阶段袁首先将Pi n_A 的时钟使能袁将与光照度传感器与核心控制模块连接的PA 4引脚配置为模拟输入模式袁通过核心控制模块的数模转换渊A D C 冤来检测模拟输入的电压的变化遥由光照度传感器组成的水质检测模块实现的功能是:通过光照度传感器来感受水的浑浊成度袁当水质太差时袁发送信号驱动蜂鸣器进行报警遥光照度传感器逻辑图如图3所示遥2.5水位传感器水位传感器本装置采用非接触式的液体位传感器袁它不需要和液体直接接触袁所以它不会受到水垢或其他杂物的影响袁而且不会受到腐蚀液体对传感器的伤害袁极大的延长了使用的时间袁适用容器外壁不是金属的容器检测水位遥采用输出为高电平和低电平的传感器袁当感应到有液体的时候袁传感器输出为高电平袁没有感应到液体时输出低电平遥水位检测电路模块实现的功能是:当水位传感器检测到缸中水位过低时袁驱动抽水泵进行加水功能袁驱动蜂鸣器进行报警遥并更新状态遥当水位传感器检测到鱼缸中水位达到预设的最高水位时袁关闭加水泵遥水位检测逻辑图如图4所示遥2.6显示器模块显示器采用的是大小为2.8寸的TFT 液晶屏显示屏温度遥该液晶屏通过I 2C 总线连接袁可以显示字符与文字袁完全满足温度显示尧水位显示尧室温显示尧鱼缸状态等要求遥2.7开关模块开关模块分为手动开关与电子锁袁手动开关控制整体的电源接通与关闭袁电子开关是通过手机的远程控制来决定系统是否开启袁还保留手动控制的方法打开电子开关遥当手动开关开启时袁电源接通袁电源开始对鱼缸正常供电袁在远程控制的电子开关打开的同时袁系统开始正常运行遥2.8执行单元执行单元由LED 灯带尧换氧机等外围元件组成遥他们通过继电器与核心控制模块相连接袁其中继电器采用低电平触发的J Q C -3FF-S-Z 继电器袁在使用低电平触发的同时还具有光耦隔离袁抵抗外界的干扰的能力非常强袁而且驱动的能力比较强尧信号稳定袁输入的控制信号的电压范围是0-5V D C 袁可以负载250V 尧10A 的交流电或30V 尧10A 的直流电袁并且可通过指示灯判断开关的状态遥LED 使用三路控制袁为V CC 尧G N D 和信号线袁当继电器低电平控制LED 点亮袁高电平熄灭LE D 袁信号线用来控制LED 灯带所显示的颜色遥2.9按键模块按键模块采用的是4*4的矩阵键盘遥4*4矩阵键盘仅仅使用8个引脚即可检测16个按键是否被图3光照度传感器逻辑图图4水位检测逻辑按下袁故体积较小袁节省整体的空间遥软件中使用4*4编码键盘检测来检测是否有按键按下袁若有按键按下则通过扫描的方法去确定按下的键是哪一个键袁然后执行这个键对应的操作遥2.10系统复位系统复位操作就是按下单片机的复位按键后袁产生一个复位信号袁单片机收到复位信号后袁进入复位状态袁使单片机的中烧写的程序从执行m ai n 函数从头执行遥STM32单片机的复位端口为R E S袁在复位电路中:连接上拉电阻袁SW-PB为复位按键袁按下SW-PB后袁R E S引脚收到低电平信号袁系统进入复位状态遥当复位按键没有被按下时袁R E S引脚接在上拉电阻上袁为高电平状态袁单片机系统便正常工作遥系统复位按键电路图如图5可示遥3系统软件设计该鱼缸使用的编程语言为C语言袁在K ei l5 K el i uV i s i on5这个编程软件上编程袁以A R M公司的STM32F103作为核心控制模块遥多种传感器各司其职的检测鱼缸内部的环境情况袁将检测的参数通过G PI O接口传送到核心控制模块中袁核心内部模块将根据传入的信息进行相应的操作遥当手动开关打开后袁鱼缸会被供电袁此时核心控制模块启动板层驱动程序的初始化后袁初始化G PI O引脚模式尧时钟使能状态尧串口波特率尧定时器的初始化等操作遥初始化过后袁鱼缸的核心控制模块会开启由电子锁控制的模式袁当电子锁被打开后袁核心控制模块收到信号后袁单片机进入正常模式袁开始继续执行m ai n函数遥当电子锁未被打开时袁单片机进入休眠模式袁以较少的能量消耗维持单片机运行袁等待电子锁被打开遥其中袁m ai n为程序中的主函数袁m ai n函数中首先进行对各个模块的初始化工作袁其中包括了G PI O引脚初始化尧延时函数初始化尧串口波特率初始化和中断优先级初始化等一系列的正常工作前对所使用单片机功能的初始化遥初始化完成后袁m ai n函数将调用各个模块工作所需要的子程序袁如温度检测子程序尧判定温度是否过低或过高的子程序等等袁将所有鱼缸中的传感器所传回的信息进行判断袁判断后返回对应的返回值袁再根据返回值的不同从而让核心控制模块执行不同的操作袁根据返回值袁核心控制模块也会将当前鱼缸中的状态通过屏幕反馈给用户遥此鱼缸的程序共有三种操作模式供用户选择使用袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式遥当鱼缸正常启动时袁会直接进入自动模式袁自动进行对鱼缸的检测和驱动其他执行单元进行操作袁与此同时智能鱼缸的用户也可以通过使用手机与智能鱼缸的蓝牙模块进行连接后袁会将操作模式由自动模式切换为远程模式袁用户也可以通过4*4的矩阵键盘来控制核心操作模块的参数袁操作模式便会切换为手动模式遥3.1自动控制当核心操作模块被供电且电子锁处于打开状态时袁系统将自动进入自动模式袁自动进入m ai n中函数中按顺序执行程序中的命令遥当系统处于自动模式时袁核心操作模块会收到来自通过G PI O连接的水温传感器尧室温传感器尧光照度传感器尧非接触式水位传感器传回的参数遥其中袁水温传感器会返回此时鱼缸中的水温袁当传回的温度低于系统预设的温度时袁核心操作模块会使用通过G PI O连接的继电器模块来控制加热棒的使能从而进行对鱼缸中水的加热袁同时核心操作模块会将温度传感器返回的温度和此时加热器是否开启的信息通过显示屏显示出来袁当STM32F1单片机接受到温度传感器所检测到的温度到达预设温度袁若此时加热棒处于加热状态袁则停止加热袁LE D显示屏会同步显示温度和加热棒开关情况曰当STM32F1单片机接收到水位传感器为缺水状态袁则进行报警袁通过继电器驱动水泵进行加水功能袁同时LED显示屏会同步显示当前状态曰当单片机接收到定时器达到预设值时袁则驱动舵机将鱼食投入鱼缸中袁之后将数据显示在LED显示屏上遥3.2手动操作当核心操作模块通过对4*4矩阵键盘的扫描程序中检测到有按键被按下时袁系统将自动切换为手动操作遥可以通过外置的矩阵键盘来设置鱼缸中所需要的水温最高温度与水温最低温度尧自动喂食间隔尧换氧机的启动尧LE D灯带的启动与颜色尧水位最低阈值与最高阈值尧水泵的启动等操作袁优先级为最高遥3.3远程操作当用户使用手机与鱼缸中的蓝牙模块进行连图5系统复位按键电路图接后袁鱼缸会由自动模式切换为远程模式袁通过手机向蓝牙模块发送信号从而进行对鱼缸的远程控制功能遥远程模式与手动模式不同袁想要实现鱼缸的远程操控的功能袁就需要对实现远程操作的信号和指令的传送方式进行选择遥因远程信号的发射器与鱼缸使用的远程信号接收器的距离比较近袁且没有较多的障碍物和遮挡的物体对信号进行阻拦袁所以本文便采用日常中比较常见和经常使用的B l uet oot h 渊蓝牙冤就可以实现鱼缸的远程操控的功能遥因需要使用手机与鱼缸的蓝牙模块连接袁为用户使用的便捷性和简单化袁于是通过使用A ndr oi d St udi o 制作了安卓手机使用的A PP 袁其主要功能有野控制加热器冶野控制灯光冶野其他模式选择冶野显示当前鱼缸状态冶等遥利用单片机中的串口通信功能袁实现了蓝牙模块与核心控制模块信息的交互袁从而进一步实现了远程操作控制鱼缸的核心控制模块从而控制鱼缸的功能遥鱼缸通过蓝牙进行远程对鱼缸控制的结构图如图6所示遥4智能鱼缸远程控制A P P 设计本设计所使用的手机端远程控制A PP 是由A ndr oi d St udi o 软件设计实现的袁该软件主要实现安卓系统的软件设计和开发袁采用K ot l i n 作为主要编程语言遥该A PP 设计的A ct i vi t y 中主要使用R ecy 鄄cl er V i ew 控件袁R ecycl er V i ew 是很常用的一种数据展示的控件袁它与传统使用的Li s t V i ew 相比较袁不但可以轻松地实现和与Li s t V i ew 相同的滚动显示功能袁还优化了Li s t V i ew 中的不足之处袁成为本程序使用A ct i vi t y 中优先使用的控件遥A PP 中使用R ecycl er V i ew 作为一个列表视图袁并且智能鱼缸中每个功能的展示的条目布局是一致的袁因此在创建i t em 的布局时袁每一个区域都对应了一个图片控件和一个文本控件的展示和点击跳转布局的点击事件袁创建监视器创建点击事件进行布局的跳转袁跳转到不同的设置界面遥传感数据监测页面袁R ecy 鄄cl er V i ew 控件把鱼缸各区域的传感数据展示到了界面中袁看起来结构清晰袁也更加美观遥基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面如图7所示遥5结语本文基于STM 32单片机控制的智能鱼缸采用STM 32F103ZE T6单片机作为主控芯片袁实现了鱼缸的定时投喂尧水温调节尧智能增氧尧自动换水等功能袁同时也可以满足用户远程控制的需求遥该系统具有操作简单尧性能稳定袁人机交互更加直观等特点遥随着智能家居的快速发展袁智能化鱼缸的发展前景十分可观袁具有良好的市场价值遥要要要要要要要要要要要要要要要要要要要参考文献院也1页张杰斌,谢泽奇.基于ST M 32的宠物智能投喂装置的设计与实现[J ].科技创新与应用,2021,35(10):93-95.也2页李金武,宋新爱.智能鱼缸自动控制系统设计与实现[J ].智能计算机与应用,2020,6(03):284-287.也3页邱义.基于ST M 32的智能鱼缸远程控制系统设计[J ].信息技术与信息化,2020,27(10):230-232.也4页何颖,唐幸洪,张法强,等.多功能智能鱼缸控制系统的研究与设计[J ].电子制作,2019,55(21):45-47.也5页曹益豪.基于单片机的智能鱼缸温控系统设计[J ].机电信息,2019,15(11):11-12.也6页刘伟,林开司,刘安勇.基于物联网的鱼缸智能控制系统设计与实现[J ].淮海工学院学报(自然科学版),2016,25(04):1-4.也7页向镍锌,郭平,曹旬.基于ST M 32智能鱼缸监控系统的设计[J ].科技视界,2020,45(31):97-99.图6蓝牙远程控制结构图图7基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面。

32单片机智能鱼缸设计任务书1. 任务背景随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始关注和热爱养鱼。

然而，传统的鱼缸仅仅只是提供一个容纳鱼儿的空间，缺乏智能化的功能，无法满足人们对于鱼儿健康养殖和观赏的需求。

因此，设计一个智能鱼缸成为了一个值得探索和实现的任务。

2. 任务目标本任务的目标是设计一个基于32单片机的智能鱼缸系统，实现以下功能：1.温度控制：通过传感器感知鱼缸内部温度，并根据设定的温度范围自动调节加热和散热装置，以维持适宜的水温。

2.光照控制：根据设定的光照时间表，自动控制LED灯的开关，提供适宜的光照条件。

（如PH值、溶解氧含量等），并将数据反馈给用户，以便进行相应处理。

4.鱼饵投喂：根据设定的投喂时间表，自动进行鱼饵投喂，确保鱼儿得到充足的食物。

5.远程控制与监测：通过手机或电脑等终端设备，远程实现对智能鱼缸的控制和监测，方便用户随时随地对鱼缸进行管理。

3. 设计方案本设计任务采用32单片机作为核心控制器，结合各类传感器、执行器以及通信模块，构建智能鱼缸系统。

具体的设计方案如下：1.温度控制：采用温度传感器监测鱼缸内部温度，并通过继电器控制加热和散热装置的开关。

2.光照控制：使用光照传感器感知环境光强度，并通过继电器控制LED灯的开关。

并将数据显示在LCD屏幕上或通过WiFi模块传输到手机APP上。

4.鱼饵投喂：采用螺杆驱动器和定时器实现饲料投喂功能。

5.远程控制与监测：利用WiFi模块或蓝牙模块，与手机或电脑等终端设备进行通信，实现远程控制与监测功能。

4. 任务分工为了保证任务的顺利进行，将团队成员按照不同的专业领域进行分工，具体如下：•软件开发工程师：负责32单片机的程序开发和调试，以及与传感器和执行器的连接。

•电路设计工程师：负责设计并制作与32单片机连接的电路板，保证其稳定性和可靠性。

•机械工程师：负责设计并制作鱼缸的支架和外壳，保证其美观和实用性。

•测试工程师：负责对整个智能鱼缸系统进行全面的测试和调试，确保其正常运行。